电机学习题集剖析

黑龙江大学机电工程学院

答：从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得cos?2提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势E1增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、cos?2成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和cos?2增加，使起动转矩增加了。

如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。

6. 他励直流电动机为什么不能全压直接起动？一般采取什么方法起动？

答：在启动瞬间，电动机的转速n=0，反电动势E＝0，启动瞬间电枢电流Ia?UNRa；由于电枢电阻Ra很ａ小，在Ra上加上额定电压UN，必然产生过大的电枢电流，造成严重的后果。所以，直流电动机不允许全压直接起动。采用电枢串电阻启动和降低电源电压启动。

7. 试简述增大绕线式感应电机转子电阻对下列参数的影响：起动电流，起动转矩，最大转矩，额定转速，额

定效率。

答：起动电流减小、起动转矩增大、最大转矩不变、额定转速下降、额定效率降低。

8. 为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗

和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？

答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。 而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。

实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。

9. 异步机工作于电动机状态时的转速与同步速、转子电流与电枢磁场、电磁转矩与转向是怎样的关系?结合异

步机工作于电动机运行状态时的工作原理分析：异步电动机空载运行时定子磁动势F1与激磁磁动势Fm的关系。

答：异步机工作于电动机状态时，转子转速低于同步速；转差率0

异步机电动机空载运行时，转子转速接近于同步速，此时旋转磁场切割转子导体的相对速度接近于零，所以转子电流很小，可以近似认为I2?0，即F2近似为零。所以空载时F1与Fm近似相等。

10. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性质是怎样的？如果逆电枢旋转方向转

过一个角度，电枢反应的性质又会怎样？

答：直流电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一个角度对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的；如果逆电枢旋转方向转过一个角度，直轴电枢反应的性质将是增磁的。

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11. 基本磁化曲线与起始磁化曲线如何获得？磁路计算时用的是哪一种磁化曲线？

答：起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的B?（曲线；基本磁化曲fH）线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。

磁路计算时用的是基本磁化曲线。

?12. 异步电动机等效电路中的附加电阻R（）s的物理意义是什么？能否用电抗或电容代替这个附加电21?s阻？为什么？

答：异步电动机等效电路中的附加电阻是代表总机械功率的一个虚拟电阻，用转子电流在该电阻所消耗的功率

'2'。因输出的机械功率和I2R（）s来代替总机械功率（包括轴上输出的机械功率和机械损耗、附加损耗等）21?s机械损耗等均属有功性质。因此， 从电路角度来模拟的话，只能用有功元件电阻，而不能用无功元件电抗或电容代替这个附加电阻。

13. 为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？

答：变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定于绕组中电流的大小。

变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。 空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。

短路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。

四、计算题

1. 一台并励直流发电机，额定功率PN=20kW，额定电压UN=230V，额定转速nN=1450r/min，电枢

回路总电阻ra=0.486?，励磁回路总电阻Rf=215?，一对电刷的接触电压降为2Δus=2V，额定运行时的铁耗pFe=442W，机械损耗pm=104W，不计附加损耗。求额定运行时的：电枢电流Ia；电枢电动势Ea；电磁功率PM；电磁转矩T；效率η。

解：电磁功率

发电机的额定电流、额定励磁电流和额定电枢电流分别为

IN=PN/UN

If =UN/Rf Ia=IN+If A

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（2）额定运行时的电枢电动势为Ea=UN+Iara+2Δus （3）电磁功率PM=EaIa （4）电磁转矩T=PMPM =ΩN2πnN/60（5）效率P1=PM+pFe+pm ηN=PN P1N2. 一台三相异步电动机，额定功率7.5kW，额定电压380V，定子绕组为△接法。电网频率50Hz，额定负载

时转子转速960 r/min，cosφ1= 0.824，定子铜耗474 W，铁耗231 W，机械损耗45W，附加损耗37.5W。求额定负载时的：转差率sN；转子电流频率f2；总的机械功率P效率?N；定子线电流I1。 ?和转子铜耗pcu2；答：sN?(1000?960)/1000?0.04

f2?sf1?0.04?50?2Hz

P??P2?p??p??7500?45?37.5?7582.5W

pcu2?sNP?/(1?sN)?7582.5?0.04/(1-0.04)=315.94W P1?P??pFe?pCu1?pCu2?7582.5?474?231?315.94?8603.4W

??P2/P1?7500/8603.4?87.175%

P8603.41I1???15.864A

3UNcos?13?380?0.8243. 一台并励直流发电机，P230V，nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.156Ω，N?20kW，UN＝励磁回路总电阻Rf=73.3Ω，额定负载时的附加损耗p?=200W，机械损耗和铁耗pm?pFe=1kW，求额定负载下的：（1）电枢回路铜耗pCua和励磁回路铜耗pCuf；（2）电磁功率PM；（3）总的损耗?p；（4）输入功率P1和效率η。 解：额定负载时 IN=PN20000==86.96A UN230UN230==3.14A Rf73.3UN230=86.96+=90.1A Rf73.3 IfN=IaN=IN+IfN=IN+2电枢回路铜耗pCua=IaNRa?90.12?0.156?1266.4W

励磁回路铜耗pCuf=If2Rf?3.142?73.3?722.71W 所以

PM=EaNIaN=P2+pCua+pCuf =20000+1266.4+722.71=21989W11

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总的损耗?p=pCua+pCuf?pm?pFe?p??1266.4?722.71?1000?200?3189.1W 输入功率P1?P2??p?20000?3189.1?23189.1W

ηN=PN=20000=86.247%

P1N23189.14. 一台并励直流发电机，其铭牌数据为：PN=30kW，UN=380V，电枢回路总电阻Ra=0.2?，励磁

回路总电阻Rf=115?。如果在额定负载下，总损耗Δp=3.5kW，试求：（1）励磁电流If；（2）额定电流IN；（3）电枢电流Ia；（4）电枢电动势Ea；（5）效率η。

解：（1）励磁电流

If=UN Rf（2）额定电流：IN=PN UN（3）电枢电流：Ia=If+IN （4）发电机的电动势 Ea=UN+IaRa （5） 额定效率

PNη=PN+Δp

5. 一台三相四极感应电动机额定数据如下：UN=380V，f1=50Hz，PN=5.5kW，pcu1=341W，

（1）pcu2=237W，pFe=167W，pm?45W，p??29W，定子Y接法。试求电动机额定运行时的：同步转速n1；（2）电磁功率PM；（3）电磁转矩TN；（4）转差率sN；（5）转子转速nN。 解：（1）根据p?2，f1=50Hz则有同步转速

n1=60f160?50==1500r/min p2 （2）电磁功率PM?PN?p??pm?pCu2?5500?29?45?237?5811W （3）电磁转矩TN?PM58115811?60???37.013N?m ?12πn16.28?150060（4）转差率sN=pCu2237==0.040785 PM5811（5）转子转速nN?(1?sN)n1?(1?0.040785)?1500?1438.8r/min

6. 一台并励直流发电机，P230V，n?1450r/m，电枢回路电阻Ra=0.921Ω，励磁回N?6kW，UN＝

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